艾司摩爾宣布,透過提升關鍵晶片製造設備的光源功率,預計2030年底前可讓晶片產量提升50%。圖為艾司摩爾的High-NA EUV設備。圖/艾司摩爾提供
【本報綜合報導】全球微影設備龍頭艾司摩爾(ASML)宣布,已找到方法強化晶片製造設備的光源功率,預計可在2030年底前讓晶片產量提升最多5成,突顯儘管美國和中國大陸都想改變ASML幾近獨占地位,它仍與競爭者保持極大技術差距,不僅其最大客戶台積電是最大受益者,對於渴望取得更強大效率的AI兩大關鍵晶片、AI加速器和高頻寬記憶體(HBM)廠商而言也是好消息。
每小時產出晶圓 達330片
ASML研究員發現方法,能將全球最先進的極紫外光(EUV)微影設備的光源功率,從現今的600瓦特提高至1000瓦特,最大好處是光源功率愈強,每小時能生產更多晶片,有助降低每顆晶片的成本。晶片印製方法類似相片,用EUV光線照在塗有光阻劑的矽晶圓上;光源功率愈強,晶片曝光時間愈短。
ASML宣布這項消息之所以引發半導體市場震撼,在於提升EUV的光源輸出功率後,就提高EUV產出晶圓的效率,從每小時約220片提升至330片。
目前1台最貴的EUV設備要價高達3億到4億美元(約台幣94億至125億元),晶圓廠買來的目的就是要生產更高效能的晶片,但為什麼得花這麼多錢去買這麼昂貴的設備?原因就是晶片設計愈來愈複雜,相同的面積得放入數百億顆甚至千億顆電晶體,意謂曝光在矽晶圓上的線寬愈做愈小,傳統光源已經「畫不出來」。
EUV就是要讓晶片內的線路更細且要盡快縮短曝光時間,專程打造出來的微影設備,波長比原本的深紫外光(DUV)更短,只有13.5奈米,波長等於只有DUV的14分之1,但解析度卻大幅提高。
EUV的曝光原理即利用極高強度的雷射光源,透過雷射放大器形成雷射光束,以每秒5萬次速度擊中約3分之1人類髮寬的錫滴,產生EUV光源,之後再經過精密的反射鏡組引導到需要曝光的晶圓上。
沒有EUV 就無7奈米以下製程
依照晶片設計原理,電晶體愈小,可讓晶片效能更高、功耗更低、密度更高。但當線寬進入7奈米以下時,傳統DUV已經接近物理極限,必須由EUV接棒扮演更精細曝光的工作。換句話說,沒有EUV,就沒有7奈米以下,尤其是5奈米、3奈米,甚至是即將量產的2奈米製程。EUV微影設備,甚至被視為AI兩大關鍵晶片如GPU(或ASIC)及高頻寬記憶體必要生產設備。
ASML宣布透過提升關鍵晶片製造設備的光源功率,預計可在2030年底前讓晶片產量提升最多50%。無疑將讓目前生產這些重要AI關鍵晶片的台積電、三星、英特爾、SK海力士和美光,將在現有EUV生產系統上,提高這些重要AI晶片和記憶體的產量,對AI由雲端向邊緣端快速發展的半導體產業,帶來決定性的貢獻。